Matériau de base de communication de nouvelle génération : le tantalate de lithium
Avec le développement rapide de l’Internet des objets, de l’intelligence artificielle et de la technologie du big data, le tantalate de lithium (LiTaO3) a été largement utilisé dans le traitement du signal numérique, les communications 5G, le guidage, les détecteurs infrarouges et d’autres domaines en raison de ses excellentes propriétés telles que la piézoélectricité, l’acousto-optique et l’électro-optique. Son film monocristallin est considéré comme un nouveau matériau dont le développement de nouveaux appareils dans l’ère post-Moore a un besoin urgent.
Le tantalate de lithium est un matériau cristallin multifonctionnel aux excellentes performances. Il a une structure ilménite et est incolore ou jaune clair. Ses matières premières cristallines sont abondantes, ses performances sont stables et il est facile à traiter. Il peut produire des monocristaux de grande taille et de haute qualité. Les cristaux de tantalate de lithium polis peuvent être largement utilisés dans la fabrication d’appareils de communication électroniques tels que des résonateurs, des filtres de surface et des transducteurs. C’est un matériau fonctionnel indispensable dans de nombreux domaines de communication haut de gamme tels que les téléphones portables, les communications par satellite et l’aérospatiale.
Applications principales
Filtre à ondes acoustiques de surface (SAW)
Le filtre à ondes acoustiques de surface est un dispositif de filtrage spécial fabriqué en utilisant l’effet piézoélectrique des matériaux d’oscillateur à cristal piézoélectrique et les caractéristiques physiques de la propagation des ondes acoustiques de surface. Il présente les avantages d’une faible perte de transmission, d’une grande fiabilité, d’une grande flexibilité de fabrication, d’une compatibilité analogique/numérique et d’excellentes caractéristiques de sélection de fréquence. Ses principaux composants comprennent une ligne de transmission, un cristal piézoélectrique et un atténuateur. Lorsque le signal atteint la surface du cristal piézoélectrique via la ligne de transmission, des ondes acoustiques de surface sont générées. La vitesse des ondes acoustiques de surface de différentes fréquences est différente pendant la propagation. En concevant raisonnablement la forme géométrique et les paramètres de transmission du cristal piézoélectrique et du transducteur interdigité et l’existence du réflecteur, des effets de filtrage de différentes fréquences peuvent être obtenus.
Oscillateur à cristal
Un oscillateur à cristal est un dispositif de conversion d’énergie qui convertit le courant continu en courant alternatif avec une certaine fréquence. Il utilise principalement l’effet piézoélectrique des cristaux piézoélectriques pour générer des oscillations électriques stables. Lorsque la tension est appliquée aux deux pôles de la puce, le cristal se déforme, générant ainsi une tension sur la feuille métallique. Les oscillateurs à cristal sont largement utilisés dans les stations de radio de communication, le GPS, les communications par satellite, les appareils mobiles télécommandés, les émetteurs de téléphonie mobile et les compteurs de fréquence haut de gamme en raison de leurs signaux CA à fréquence très stable. Il utilise généralement des cristaux capables de convertir l’énergie électrique et l’énergie mécanique pour fournir des oscillations monofréquence stables et précises. Actuellement, les matériaux cristallins couramment utilisés comprennent les matériaux semi-conducteurs à quartz et les puces au tantalate de lithium.
Détecteur pyroélectrique
Un détecteur pyroélectrique est un capteur qui utilise l’effet pyroélectrique pour détecter les changements de température ou le rayonnement infrarouge. Il peut détecter les changements d’énergie de la cible sous une forme sans contact, générant ainsi un signal électrique mesurable. Son composant principal est une puce pyroélectrique, un matériau monocristallin aux propriétés spéciales, généralement composé d’unités à charges opposées, avec des axes cristallins et une polarisation spontanée. Les matériaux pyroélectriques doivent être préparés très fins et les électrodes sont plaquées sur la surface perpendiculairement à l’axe cristallin. L’électrode de surface supérieure doit être plaquée d’une couche d’absorption avant de pouvoir être utilisée. Lorsque le rayonnement infrarouge atteint la couche d’absorption, la puce pyroélectrique sera chauffée et une électrode de surface sera générée ; si le rayonnement est interrompu, une charge de polarisation inverse sera générée.
Le tantalate de lithium a de vastes perspectives d’application dans les communications 5G, les puces photoniques, l’information quantique et d’autres domaines en raison de son coefficient pyroélectrique élevé, de sa température de Curie élevée, de son faible facteur de perte diélectrique, de son faible point de fusion thermique par unité de volume, de sa faible constante diélectrique relative et de ses performances stables.